摘 要:针对手机项目测试中经常出现的显示屏白团或水波纹显示故障，通过拆机分析和试验测试等方法，提出了显示屏相关设计的优化改进方案。依据显示屏原理及结构分析，详细分析系列手机项目实施中出现的显示屏白团或水波纹现象，拆机判断其故障原因是手机前壳上接地导电泡棉的失配，并试验验证其分析思路的正确性。基于接地导电泡棉的功能分析，测试并分析导电泡棉的特征参数之间的关系，并提出减少主板的接地导电泡棉的厚度和改变位置的优化设计方案，比较测试了两优化方案的故障改善效果，以有效减少显示屏有效显示区（AA）的应力，进而降低整机测试中显示屏出现故障的概率。实际数据分析表明：减少厚度可将其故障率降至5%，而整机结构优化设计可完全消除手机显示屏固定位置白团或水波纹。
目前，显示屏不仅是手机中视觉反馈的主体，也是人机交互的关键部件，已成为手机市场变革的主动力[1]，触摸和显示集成、无边框全屏设计、生物因素（指纹、虹膜等）识别等功能的拓展，日益使其成为手机中的关键部件，突显出其在整机装配中的重要地位。手机显示屏功能的多元化，对其生产工艺以及后续装机的可靠性带了严峻的考验[2-4]，近期的一系列项目中都遇到了在显示屏的固定位置有白团或者水波纹等不良现象，具体来说，轻微时可能出现在如跌落、寿命等可靠性试验后，而严重时可能在生产线装机时，即表现出显示不良。结合近期系列终端项目中，显示屏装机时表现出的固定位置水波纹或白团现象，分析两家供货方（后文分别称为甲和乙）的显示屏差异以及其后续的工艺，其中，甲供货方显示屏装机后，不仅出现装机水波纹不良，而且在做完自由跌落和重复跌落试验后，甚至出现100%的固定位置白团不良；而乙供货方显示屏装机时，则表现出固定位置水波纹不良。连续跟踪多个项目，故障现象相同，即不管是出现水波纹的位置，还是出现白团的位置，都是同一个固定的位置，具有一定的规律性。1解决思路及方法相似型号手机显示屏的白团故障以前时有发生，但一般不会有这么大的比例。由于两家供货方的显示屏都在同一位置出现诸如水波纹或者白团的故障，因此只要定位了白团不良的原因，也就找到了导致水波纹的原因。同时，也要关注和分析两家供货方的现象不完全一致的原因，即乙供货方只出现水波纹；而甲供货方却不仅有水波纹，尤其是在跌落测试后，部分终端还出现了白团现象。1.1显示故障原因分析显示屏的基本结构组成相对简单，整体可分为两大部分：玻璃和背光（图1a）。
玻璃部分主要提供触摸输入功能以及显示的载体，而背光部分则主要提供照明光的功率处理，以提高光能量的利用率。如果是玻璃部分的问题，那么不良现象的边缘应该会比较整齐一些。然而，实际故障分析中，可明显看到白团边缘有一定的过渡，因此，结合以往故障分析经验，可以排除玻璃的问题，而基本上可将不良现象定位到显示屏的背光上。显示屏的背光部分结构（图1b）可进一步分为：遮光胶、上增光片、下增光片、扩散膜、导光板、反射片、铁框图1显示屏及其背光部分的结构图胶框）以及底部的LED组件。除LED组件外，其他部分是从上到下层叠在一起的。其中导光板把底侧LED发出的光传输到整个背光面，反射片将从导光板背面逃逸出的光线反射回导光板正面，扩散膜使得从导光板发出的光更加均匀，下增光片和上增光片用于聚光。以上这些膜材任意一种污损，都会导致光路紊乱，使得显示屏有暗斑、亮斑、白团、白点等不良现象出现。由于扩散膜扩散光线的作用，使光线变的更柔和。因此边界不明显的显示不良的问题往往是扩散膜下面的其他材料损伤导致的，比如导光板和反射片。而白团和白斑的原因一般有两大类情况：一种是背光膜材脏污；一种背光膜材损伤。首先，对不良情况进行确认，拿到不良机头开机，屏幕点亮后，可以看到屏幕左下角位置有一个固定的亮斑。滑动屏幕切换到其他界面，此亮斑依然存在，且位置不变。对比多台不良品机头，亮斑的位置是相同的。其次，拆机后重新点亮屏幕，按压屏幕，水波纹不复现，但是亮斑依然存在。
观察结构件，发现对应亮斑的位置有一块导电泡棉（图2），约0.5,mm厚。最后，拆开背光，将每一层的膜材正反两面仔细检查，最终发现导光板的背面有轻微损伤的痕迹（图3）。同时，并未发现其他脏污及异常。综合以上分析，基本定位为前壳的导电泡棉抵在背光铁框上，导光板背面磨伤从而出现亮斑异常。为了进一步确认，采用以下两种方式进行了验证：（1）取新的屏和结构前壳，去掉前壳上的导电泡棉。（2）取新的屏和结构前壳，将前壳上的泡棉减薄一半。重新装机并做自由跌落和重复跌落测试，测试完成后两种方案的显示屏都没有出现亮斑不良。从而确认不良原因就是导电泡棉挤压显示屏导致的。与此同时，按压屏幕水波纹不良也不再出现，这也验证了前面的分析方案，水波纹和白团不良是同一原因导致的。1.2不同供方产品差异比较分析针对甲供货方的显示屏不仅出现水波纹且在跌落时会出现白团，而乙供货方的显示屏只有出现水波纹而无白团的差异，继续对两家供货方的显示屏进行了进一步的对比测量。显示屏和触控屏的长宽厚等尺寸，两家几乎一样，且都符合设计要求，接着测量贴合件（显示屏与触控屏组装在一起后的统称）尺寸，发现甲供货方显示屏贴合件的厚度略高于乙供货方的尺寸，且甲供货方的显示屏厚度在设计要求厚度的上公差附近，甚至有极个别显示屏的厚度超出上述公差范围。由此基本可以确定是甲供货方的显示屏贴合件厚度超标，导致其受到前壳上导电泡棉的挤压力更大，从而在跌落测试时直接出现了导光板受力损伤的情况。联系甲供货方减薄了贴合件中间使用的框贴泡棉并更换了泡棉的供应商，再做装机验证时，故障消失，显示正常。2设计分析与优化通过上述故障分析及检测验证，基本确定了该系列故障的产生原因，即手机前壳上的导电泡棉与相关配件的匹配优化问题。仔细分析导电泡棉的结构特点及主要性能参数，首先考虑对导电泡棉厚度进行调整和优化，以尽量减少调整成本（优化方案1）；其次，就是综合分析导电泡棉周围相关配件的结构优化，这种思路解决问题比较彻底（优化方案2），但是调整周期长，成本高。考虑到项目的进度，经综合考虑，同时启动两种解决方案。导电泡棉（也称为导电衬垫）是一种轻质可压缩的缝隙屏蔽作用的导电材料，通常作为产品结构设计尺寸链中的调整环，以吸收结构设计中的较大的尺寸公差起伏，以确保高精度的封闭环，同时还可为电子设备缝隙提供导电连接和屏蔽作用，以实现更佳的电磁兼容性[5]。该系列手机结构设计中，产生干涉作用的导电泡棉主要作用是整机子板接地，即提供子板单点接地功能，确保整机的电磁兼容性，从结构上要求与显示屏的铁框可靠接触，因此需要有足够的接触应力和应变，同时，也兼有吸收产品结构的尺寸公差填充部件图2导电泡棉的位置图3背光部分中导光板的轻微损伤间的缝隙的作用。 在优化方案1中，仔细分析所用导电泡棉的压缩性和回弹性参数指标，并测试了该型号导电泡棉的压力和电阻随归一化压缩位移的变化情况（图4），
归一化压缩位移就是压缩位移与厚度的比值，从图4中可看出，随着归一化压缩位移增加，其所施加的压力逐渐增加而电阻值则逐渐减少。深入测试和分析表明，出现显示故障的手机其平均归一化压缩位移为0.60～0.65之间，为确保其导电性能，通常要求其归一化压缩位移至少为0.4。考虑到手机可靠性测试中的振动和冲击导致的变形等因素，通常将其归一化压缩位移量的下限值设定在0.5，调整导电泡棉的厚度，将其归一化压缩位移减少为0.55。经过减少导电泡棉的优化设计后，经过实际装机测试，结果表明，该方案可明显改善显示屏固定位置白团或水波纹的随机不良率，但是仍有偶尔出现显示屏白团或水波纹的故障出现，其概率约为5%。在优化方案2中，考虑到显示屏有效显示区（ActiveArea，简称AA区）不耐压，而边缘位置比较耐压。考虑到上述的压力设计指标，将压力控制在0.5,kgf以下，即归一化压缩位移0.55，并调整手机各结构件位置，从设计结构上进行优化，将前壳导电泡棉与屏接触的位置移动到边缘（图5），并进行力学和电学的仿真分析与估计，以保证了子板接地的可靠性，同时确保不至于出现压力过大的情况，从而出现因挤压屏幕而显示水波纹或亮斑的故障。经过实际装机并测试分析，结果表明，该设计结构可有效消除显示屏故障，后续系列项目跟踪数据分析表明，该措施可完全消除手机显示屏固定位置白团或水波纹。3结论针对系列项目中显示屏装机时表现出的固定位置水波纹或白团现象，通过拆机及验证分析，明确了手机显示屏出现白团和水波纹的原因，即显示屏AA区受到前壳泡棉挤压所致，从原理上来说只要挤压的位置不在AA区，那么显示屏就不会出现白团和水波纹的故障。该分析及优化设计思路适用于大多数框贴项目，可有效降低对背光AA区的挤压即可很大程度上降低水波纹的故障，后续项目接地泡棉都设置在背光的边缘位置，降低AA区的过压风险，可有效提高装机的良品率